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提出了一种基于3-dB光纤耦合器的级联式激光相干合成新方法。理论分析了基于3-dB耦合器的两单元相干合成模块的工作原理, 仿真分析了光强失配及相位失配对相干合成效率的影响；搭建了基于随机并行梯度下降优化算法的相位控制平台, 实验验证了两单元模块的可行性。实验结果表明, 闭环后归一化合成光强的平均值从0.50提升至0.92, 均方误差从9.27%下降至0.062%, 而实现两单元模块输入端相位锁定和光强匹配是获取高效、高稳定相干合成效果的关键。最后, 基于两单元模块提出了可拓展的级联式激光相干合成结构, 并以八单元为例进行了相干合成的仿真。